反应时间对木胶性能影响的研究解读.docx
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1、编号:2023331070146本科毕业论文反响时间对木胶性能影响的争论系姓院:名:化学化工系王创业学号:0733110146专业:化 学年级:2023 级指导教师: 张 果职 称: 副教授完成日期: 2023.05 黄淮学院 2023 届本科毕业论文摘要本方法通过木质素或直接用黑液替代局部苯酚,在不同反响时间下合成木胶并测定其性能的试验,找出最具工业价值的木胶制备及检测方法。使用木质索,既改善了胶粘剂的性质,又节约了苯酚的使用量,降低了甲醛释放量。到达了废物充分利用与保护环境的日的。本论文利用从黑液中提取的木质素或直接用黑液替代 50%苯酚制备型酚醛树脂胶黏剂,争论了反响时间分别为 1.5h
2、、2h、2.5h 时合成酚醛树脂胶黏剂的性能。关键词:黑液;木质素;酚醛树脂;反响时间I 黄淮学院 2023 届本科毕业论文AbstractThis method is through ligninor use black-liquorreplace a part of benzenepolyphenol in different reaction time to produce wood plastic and find out the value ofindustrial wood plastic prepares and detection devices. Use lignin, bo
3、th to improve theadhesive properties, but also saves the use of phenol, reducing the formaldehyde emission.To make full use of waste to improve the protection of the environment .The thesis of ligninfrom black liquor extracted or directly replace 50% of phenol to produce phenolic resinadhesive prepa
4、ration of new phenol. In this study, the reaction time was 1.5h, 2h, 2.5h whenthe performance of synthetic phenolic resin adhesive.Key words:blackliquor;lignin;bakelite resin; reaction timeII 黄淮学院 2023 届本科毕业论文目录1 前言11.1国内外争论现状11.2木质素胶粘剂的开发和应用12 试验局部42.1试剂与药品42.2木质素的提取42.3木质素-酚醛树脂的合成52.4木质素-酚醛树脂红外光谱7
5、3 结果与争论83.1木胶性能的影响因素83.2反响时间对木胶性能的影响104 结论及展望114.1结论114.2展望11参考文献12致谢13III 黄淮学院 2023 届本科毕业论文1. 前言1.1 国内外争论现状木质素(简称木素 lignin)与纤维素及半纤维素共同形成植物体骨架,是自然界中在数量上仅次于纤维素的其次大自然高分子材料。每年都以 600 万亿 t 的速度再生,因而是极具潜力的可再生资源。制浆造纸工业每年要从植物中分别出大约 14 亿 t 纤维素,同时得到 5000 万 t 左右的木质素副产品,但迄今为止,超过 95的木质素仍旧主要作为工业制浆的废弃物,随废水直接排入江河或浓缩
6、后烧掉,绝少得到高效利用。从制浆废液中提取出的木质素分子量在几百到几百万之间,且具有显著的多分散性,不溶于水,具有良好的物理、化学性能,如阻燃、耐溶剂性能,良好的热稳定性能。木质素一般以碱木素形式存在,而碱木素是重要的化工原料,开展化学综合利用,对造纸厂黑液治理有重要意义。造纸黑液的排放不仅造成资源的很大铺张, 同时又污染环境,对其进展综合开发、利用对经济的进展和环境保护都具有现实意义。随着人类对环境污染和资源危机等问题的生疏不断深刻,自然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视,环境、资源问题日益突出,对木质素的综合高效利用也受到人们的重视。世界上兴旺国家都把木素资源利用作为跨世纪的争
7、论课题。1.2 木质素胶粘剂的开发和应用1.2.1 木质素用于型煤胶粘剂造纸黑液提取的碱木质素具有良好的分散,渗透,吸取和粘结等性能,且其分子间长链构造相互交织,能使煤粉粘结,成型后强度得到提高。因此,碱木质素是一种良好的型煤粉胶粘剂。郑雪琴等利用碱法制浆黑液(有效成分为木质素类)进展化学改性研制出型 煤胶粘剂1,并进展工艺的优选试验,结果得到性能较为抱负的胶粘剂。利用该v 胶粘剂粘结型煤,型煤的落下强度和热稳定性均有提高,可分别到达97.3和942,而且防水性也大大提高,型煤浸没水中超过 5h 不散。1 黄淮学院 2023 届本科毕业论文1.2.2 木质素用于铸造型砂胶粘剂在50年月,美国、
8、日本和前苏联就利用纸浆废液(有效成分为木质素类)制做砂芯粘合剂。我国在60年月初也开头了争论用纸浆废液制取钙基粘合剂,用于铸造行业,收到了肯定效果,但仍有粘度低,质量不稳定的问题。张淑兰等 2 对纸浆黑液进展改性与聚乙烯醇(PVA)溶液复合制成复合胶粘剂,并将该复合胶粘剂用作铸造砂芯时的性能进展争论,试验说明,该胶粘剂的发气量小于合脂砂,溃散性良好,干拉强度为17MPa。由此得出结论:改性纸浆废液复合胶粘剂能满足铸造生产要求,可望代替有机胶粘剂及加热固化的高价树脂。赵建国等同对HS一纸浆废液胶粘剂的性能进展争论,结果觉察:HS一纸浆废液胶粘剂砂较合脂油砂湿压强度高 34倍,干拉强度由钙基纸浆液
9、胶粘剂砂的 0.20 0.25MPa提高到0.610.84MPa,而发气量由14.5mLg降低到10.3mLg。透气性较合脂油砂提高3040,砂芯烘干温度低30左右,铸件挤芯落砂时间缩短大约4倍,铸件废品率降低3,性能优良。1.2.3 木质素酚醛树脂胶粘剂在酚醛树脂制胶中,以苯酚和甲醛缩聚形成的酚醛树脂应用最广泛,其胶 合制品的胶接强度强、耐水、耐热、耐腐蚀等性能都很好,但是酚醛树脂存在 着热压温度高、时间长和对单板含水率要求高等缺点,在使用中受到肯定的限 制,而且由于苯酚是石化产品,所以酚醛树脂胶粘剂的价格较高。木质素分子 中有酚羟基和醛基,而愈创木基和对羟苯基的邻空位有很强的反响活性,可以
10、 在肯定条件下参与苯酚、甲醛的缩合固化反响,同时使用木质素改性酚醛胶粘 剂可节约苯酚和削减甲醛的剩余量,因而是一种极具前途的酚醛树脂替代品。 刘德启以草浆造纸黑液制备了木质素酚醛树脂结合剂3,具有良好的粘度及和易性,提高了制品的热学,力学性能,同时可分别替代酚,醛原料的90及85, 具有显著的经济与环保效益。方继敏等等用造纸黑液酸析4后的木质素为原料制取了木质素酚醛树脂,觉察用造纸黑液中分别出的木质素能 取代4050 苯酚用量,节约了原材料的本钱,具有明显的经济效益,并且制取的胶 粘剂游离甲醛质量分数均小于01,明显低于脲醛树脂胶粘剂中甲醛含量:所制得胶粘剂在粘度为4550s,固含量4550,
11、胶粘剂的内结合强度为152 174MPa,到达国家标准类板大于1MPa的要求。用超滤法从SSL或碱木质素中分别出高相对分子质量(大于5000)的木质素衍生物5,可取代4070的酚醛2 黄淮学院 2023 届本科毕业论文树脂,将木质素溶于NaOH溶液中,参加甲醛反响所得的羟甲基化硫酸盐木质素与酚醛树脂混合效果更佳,而且可以制成不同pH值,不同粘度的液状胶和粉状胶。Pizzi列举了从19501979年的很多木质素一苯酚一甲醛胶粘剂的专利6。90 年月后在制备高相对分子质量木质素组分,多种用途和快速固化7胶方面有了很大的进展。1.2.4 木质素一脲醛树脂胶粘剂脲醛树脂胶粘剂是由甲醛和尿素合成的一种含
12、醛胶粘剂,脲醛树脂有如下优点:脲醛树脂胶粘剂的原料易得,固化速度快,浓度高而粘度低,贮存期间树脂性能稳定,因而可以远距离运输,与水的混溶性好,便于调整树脂的粘度和浓度,本钱低,使用便利,性能优良,吸附力强等。被广泛应用于木材加工行业, 市场前景格外宽阔。但是脲醛树脂作为胶粘剂所制的人造板普遍存在这两大问 题:其一是板材释放的甲醛气体污染环境,国内生产的树脂中大多残留有含量较高的游离甲醛;其二是耐水性,尤其是耐沸水性差。为了提高脲醛树脂胶粘剂的耐水性,降低甲醛释放量,张艳芳等承受参加木质素磺酸钠的方法。改性脲醛树脂胶粘剂,试验结果说明磺化木质素参加量30,胶粘剂的拉伸强度最大,到达867MPa:
13、磺化木质素的参加为40时,游离甲醛含量最小,仅为0.18。李建章8等利用草类碱木质素对脲醛胶粘剂进展改性,用此树脂所制胶粘剂综合性能较好,适合于胶合板的生产。当木质素30时,产品的干状与湿状胶合强度都较高。Baskin等制造了一种无毒、稳定的木质素脲醛树脂胶粘剂,该制造阐述了木质素磺酸盐和不饱和羰基化合物以及饱和醛分两步反响,得到一个接枝共聚 物,然后再与脲醛树脂混合,该胶粘剂中接枝共聚物的比例高达80,由此得到的胶粘剂产品甚至能代替100纯的脲醛树脂9,而且对人造板的物理或机械性能没有任何的负面影响。1.2.5 木质素一三聚氰胺甲醛胶粘剂以三聚氰胺为原料与甲醛缩聚制得三聚氰胺甲醛树脂(MF树
14、脂)有高的反响活性和交联性,优良的耐水性、耐热性、硬度高、固化快(比酚醛树脂),但价格较高。Bomstein等承受木质素磺酸盐与三聚氰胺甲醛共聚合制得的胶粘剂13,可与标准的脲醛树脂相媲美,且木质素磺酸盐的比例高达70;用亚硫酸盐造纸废液和甲醛在碱性条件下加热缩合,参加少量的三聚氰胺,直到粘度为3 黄淮学院 2023 届本科毕业论文200250MPas(25),是一种耐水性好的木材胶粘剂。由于造纸纸浆废液中含有大量的木质素,因此,今后可将造纸厂与木质素 应用产业进展联产,不断加快其产业化进程不仅可以保护环境,废物再利用, 还可以为人类社会带来显著的环境与经济效益。木质素用于胶粘剂有很多独特 的
15、优点,比方:粘结性能好,环保等,但目前还不够成熟,随着对木质素生疏 的进一步深入,技术路线的不断开发,木质素在胶粘剂中的应用将会更广泛, 它将为胶粘剂开拓一个崭的天地。2. 试验局部2.1 试剂与药品试剂名称表1 试验所用药品Table 1 Drugs used in the experiments级 别厂 家苯酚甲醛木质素样品黑液盐酸羟胺 氢氧化钠 硫代硫酸钠乙醇盐酸 碘化钾碘酸钾甘油重铬酸钾尿素2.2 木质素的提取分 析 纯分 析 纯分 析 纯分 析 纯分 析 纯分 析 纯分 析 纯化 学 纯化 学 纯分 析 纯分 析 纯分 析 纯分 析 纯分 析 纯天津市光复精细化工争论所 天津市凯通化
16、学试剂重庆市申渝化学试剂厂天津市光复精细化工争论所天津市大茂化学试剂厂天津市光复精细化工争论所重庆市申渝化学试剂厂天津市光复精细化工争论所武汉市华松精细化工重庆市申渝化学试剂厂重庆市申渝化学试剂厂天津市凯通化学试剂天津市凯通化学试剂天津市大茂化学试剂厂2.2.1 根本原理碱法制浆过程中,木质素大分子水性基团发生降解并溶解于蒸煮溶液中, 在碱性溶液中,以钠盐形成溶液黑液酸化后,铵离子取代碱木质素酚羟基和羧基上的钠离子使黄色碱木质素呈熟睡状态析出。碱木素的不同成分依pH值而分4 黄淮学院 2023 届本科毕业论文级沉淀,甲氧基含量随pH值下降而削减,酚羟基和羧基随pH值下降而增多,在pH到达3时,
17、木质素充分析出。2.2.2 试验原料试验所用黑液河南省某造纸厂浓缩黑液,硫酸为化学纯 98%.浓缩黑液成分见表2。表2 黑液成分分析 Table 2 Composition of Black Liquor总固形物总 碱 度木质素浓度 密 度pH 值粘 度%mol/Lg/Lg/LPa.s17.647.551.25251.812.313.192.3 木质素一酚醛树脂的合成2.3.1 原料和仪器原料:木质素;苯酚;甲醛溶液;氢氧化钠颗粒。仪器:FA2023型电子天平;JB90D型强力电动搅拌机; HHWl型恒温水浴;DGX9053l3l型电热恒温鼓风枯燥箱。2.3.2 试验原理及过程酚醛树脂的合成反
18、响分为两步,首先是苯酚与甲醛的加成反响,随后是缩合及缩聚反响。即:1、加成反响 在适当条件下,一元羟甲基苯酚连续进展加成反响,就可生成二酚醛树脂的合成反响分为两步,首先是苯酚与甲醛的加成反响,随后是缩合及缩聚反响。即: 在适当条件下,一元羟甲基苯酚连续进展加成反响,就可生成二元及多元羟甲基苯酚:OHCH 2 OHCH 2 OHCH 2 OH二元羟甲基苯酚CH 2CH 2 OHOHOH多元羟甲基苯酚2、缩合及缩聚反响缩合及缩聚反响,随反5 黄淮学院 2023 届本科毕业论文应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间,也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间,包括OHCH 2 OH CH 2OHOHO
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